[发明专利]一种天线近场快速测量方法

说明书

本发明提出的一种天线近场快速测量系统，包括FPGA、可编程超材料表面和探头；可编程超材料表面放置在探针与待测天线之间；可编程超材料表面包含多个呈二维阵列分布的可重构超材料单元；每一个可重构超材料单元上加载有一个二极管；FPGA通过控制各可重构超材料单元中二极管的通断对可编程超材料表面进行编码；探头获取透射过可编程超材料表面的待测天线的近场数据，并根据近场数据重构待测天线信号。本发明大大提高了测量效率，缩短了测量时间，可以得到良好的辐射重构效果。

技术领域

本发明涉及天线近场测量技术领域，尤其涉及一种天线近场测量系统和方法。

背景技术

天线技术的发展给天线的高精度和高效率测量带来很大挑战，对于电大尺寸、大型相控阵等天线的测量，不仅受场地限制，同时测量效率低下,究其原因，天线测量需要大量数据，因此收集这些数据需要较长的时间。目前期望通过在有限的距离空间内获取天线的远场方向图，研究和发展了紧缩场和近场测量技术。这种技术减小测量场地的要求，但对于测量效率的明显提升较小。在此背景下，必须提出有效的方法来表征天线的辐射特性。

压缩传感(Compressed Sensing,CS)是一种新的传感方式，以远低于Nyquist采样定理的频率对信号进行压缩、采样，并高概率恢复原信号的技术，显著地改变了信号采集和处理等方面。利用信号的稀疏性来实现低采样率的思想在信号处理、信息论和电气工程等方面都有重要的应用。尽管有很大的潜力，CS在电磁学中的应用较新，在天线测量方面的研究更是知之甚微，而且提出的大多数方法都依赖于对被测天线的先验知识。

发明内容

基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种天线近场测量系统和方法。

本发明提出的一种天线近场快速测量系统，包括FPGA、可编程超材料表面和探头；探针设置在可编程超材料表面的一面，可编程超材料表面的另一面用于放置待测天线；

可编程超材料表面包含多个呈二维阵列分布的可重构超材料单元；每一个可重构超材料单元上加载有一个二极管；FPGA通过控制各可重构超材料单元中二极管的通断对可编程超材料表面进行编码；

探头获取透射过可编程超材料表面的待测天线的近场数据，并根据近场数据重构待测天线辐射特性。

优选的，可编程超材料表面上，相邻的可重构超材料单元之间的间距为工作频率的半个波长；工作频率为可重构超材料单元在二极管导通和二极管截止两种状态下相位差最大的频率。

优选的，可重构超材料单元中的介质基板采用TaconicTLX-8。

优选的，介质基板的介电常数为2.55，损耗角正切为0.0019，厚度h＝0.762mm。

优选的，可编程超材料表面上，可重构超材料单元的数量为25×25个。

一种天线近场快速测量方法，包括以下步骤：

首先在探针与待测天线之间放置一块可编程超材料表面，可编程超材料表面包含多个呈二维阵列分布的可重构超材料单元；

在各可重构超材料单元上添加二极管，获得各可重构超材料单元在二极管导通和二极管截止两种状态下相位差最大的频率作为工作频率；

通过FPGA控制各可重构超材料单元的二极管的导通或截至状态，对可编程超材料表面进行编码；

分别测量各可重构超材料单元在二极管导通和二极管截止状态下的近场分布，再根据惠更斯原理计算出探针接收的电场。

优选的，在计算电场时，将可编程超材料表面视为CS中的测量矩阵，将探针获取的信号表示为：